Вопрос интересный с теоретической точки зрения, но вряд ли у него будут однозначные ответы. Все прогнозы, которые давались в начале XX века (в том числе тот самый, данный Менделеевым, где фигурировало число в 500 миллионов человек к концу века) не учитывали очень важный момент - что после в России мог начаться демографический переход, принципиально меняющий модели поведения. Поэтому тут следует пойти двумя путями: предполагая сохранение того типа социально-экономического развития, который был до революции, или же предполагая тот факт, что модернизация все же началась.
В первом случае рост численности населения бы продолжился - накануне XX века число рождений на 1 женщину составляло 7,06 детей. Но при этом сохранялась высокая детская смертность и низкая средняя продолжительность жизни. Как бы то ни было, к середине XX века население могло составлять порядка 300 миллионов человек. Но, тут надо учитывать, что Вторая мировая война началась бы в любом случае, но при сохранении прежних тенденций, страна бы была к ней не готова совершенно. А это значит, что человеческие потери могли быть в разы больше, чем в реальной истории, поскольку воевать бы пришлось без техники и с недостатком вооружений. Учитывая возможную помощь союзников и масштабы страны, можно предположить, что победу бы удалось одержать, но потери могли составить около 100 миллионов человек (в реальной истории за 6 лет войны они составили около 40 - включая нерожденных детей), то есть практически нивелировали бы весь рост предшествующего периода. Соответственно к концу XX века удалось бы частично отыграть это (если бы не произошло новых кризисов), то есть население составило бы те же 300-350 миллионов - но это учитывая сохранение прежних территорий, что было маловероятно, те же Финляндия и Польша отделились бы в любом случае, слишком сильны были там национальные движения. То есть мы приходим к цифре 250-300 миллионов в лучшем случае.
Второй вариант, если бы началась ускоренная модернизация (но без советских перегибов), то демографический тренд бы серьезно изменился, как он произошел и в реальной истории. То есть, фактически, мы бы имели численность населения сопоставимой с сегодняшней, но без потерь Гражданской войны и эпохи коллективизации и репрессий (суммарно это порядка 20 миллионов человек). Хотя могли быть и другие события, приведшие к уменьшению численности населения, но их предугадать сложно. Так что тогда бы население страны составило примерно 350 миллионов, опять-таки при условии сохранения тех же территорий (а это в данном случае маловероятно, поскольку урбанизация и модернизация привели бы к росту национализма). Если бы распад произошел по нынешним границам, то население в границах России было бы около 200-220 миллионов. Но это опять-таки гипотетически, поскольку неизвестно, как бы развивалась страна без революции в долгосрочной перспективе.
Более подробно о демографической ситуации в первой половине XX века в реальной истории можно прочитать
здесь.